草甘膦废水有机污染物的微生物降解

收稿日期：2009-08-06；修回 2009－10－27 基金项目：湖北省优秀中青年团队研究项目（T200703）；湖北省青年杰出人才基金（2005ABB030）；湖北省教育厅自然科学重大项目资助（2004z001） 作者简介：王晓星（1985-），女，硕士生，研究方向为水污染控制，（电话）0717-6397488（电子信箱）wangxiaoxing401@126.com.cn；* 通讯作者，教授， 博士，博士生导师，（电话）0717-6397488（电子信箱）huangyp@ctgu.edu.cn。
COD（CR）反 应 液 =COD（CR）废 水 +COD（CR）菌 体 + COD（CR）培养基，
COD（CR）终 产 物 =COD（CR）废 水 +COD（CR）菌 体 +
COD（CR）培养基+COD（CR）代谢物， 废水完全降解部分的 COD（CR）=COD（CR）终产物-
COD（CR）反应液，因此，可以通过测定菌种加入培养基 前后的 COD（CR）来评价废水的矿化程度。
摘 要：生物处理技术，是从自然界中选育菌株来处理废水的原始形式，即利用废水中的有毒污染物作为唯一碳源，微生物利用其进行生 长，从而达到使废水降解的效果。以草甘膦废水为唯一碳源，通过选择性富集培养法、驯化培养法、划线分离和纯化，从湖北宜昌某化工集团污 水处理厂排污口活性污泥中分离得到菌株 XF150。三次驯化过程中，菌株 XF150 降解草甘膦废水最高降解率达 95.52%。经观察形态特征及培 养特征，初步鉴定菌株 XF150 为青霉菌属（Penicillium sp）. 。由单因子优化法实验法探讨了温度、pH 值、底物浓度对菌株 XF150 降解草甘膦 废水的影响，得出菌株 XF150 降解草甘膦废水的最适条件：温度为 30℃、pH 为 7.0、底物浓度为 600mL/L，在最适条件下菌株对草甘膦废水降 解率可达 84.18%，其矿化程度较高，为草甘膦废水的生物处理技术提供最佳处理方案。
菌株来源：废水所在化工集团污水处理厂废水排 污口污泥，曝气静置 24h。 1.2 实验方法 1.2.1 菌株降解草甘膦废水能力的测定
化学需氧量（COD），是指在强酸并加热条件下， 用重铬酸钾作为氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的 量。以氧的 mg/L 来表示。化学需氧量反映了水中受还 原性物质污染的程度。
Abstract：Biological treatment technologies as original form of wastewater treatment by breeding strains from nature achieve the effect of wastewater degradation by using toxic pollutants in wastewater as sole carbon source and microorganisms for its growth. Strain XF150 utilizing glyphosate wastewater as only carbon was isolated from an outfall of the wastewater treatment plant of a chemical works in Yichang through selective enrichment，acclimation training，crossed separation and purification.
WANG Xiao-xing， HUANG Ying-ping*， ZOU Xue， XIONG Jun， LIU Guo-yong， ZHANG Li-ping
（Research Centre for Eco-environmental Science，China Three Gorges University，Yichang 443002，China）
测定菌株培养过程中草甘膦废水的 COD，以草 甘膦废水的降解率（%）来表示菌株对废水的降解能力。 废水的降解率（%）=（A-B）/A×100%
A：菌株培养前的废水 COD； B：菌株培养一定时间后的废水 COD。 1.2.2 菌株的富集 在 250mL 的锥形瓶中，加入 30mL 富集培养基[16]， 草甘膦废水 10mL，再加入曝气静置 24h 的污泥 10mL （共计 50mL），置于摇床中，30℃恒温振荡培养 3d。 1.2.3 菌株的驯化过程 在无菌条件下加入草甘膦废水、菌液以及无机盐 培养基[17]，草甘膦废水的体积由 10mL、15mL 逐渐递 增到 30mL，培养液总体积均为 50mL，置于摇床中 30℃恒温振荡培养，4d 为一个驯化周期，进行三个周 期的驯化。每个驯化周期结束后，测定每瓶培养液的 COD 值，计算出降解率。每组取平行样中草甘膦废水 降解率最高的培养液作为下一次驯化的接种源。 1.2.4 菌株的纯化与鉴定 经过了三个周期的驯化，在无菌条件下，取废水 降解率最高的培养液在含有草甘膦废水的无机盐平 板（废水与无机盐培养液体积比为 3： 2）上涂布，30℃ 恒温培养，挑取单菌落，反复划线分离纯化，得到单一 菌落。将所得到的菌株接种于查氏培养基平板上[18]， 4℃冰箱保存。菌株的鉴定，采用形态和显微观察相结 合的方法，根据文献进行特性鉴定[19]。 1.2.5 菌株降解废水最佳条件的研究 挑取菌落，置于无菌水中制成菌悬液，无菌条件下接 种于含草甘膦废水的无机盐培养液中 （总体积为 50 mL），每次确定一个因子为变量（温度、pH、底物浓度）， 其它因素不变，摇床中恒温振荡培养 4d 后，测定培养液 COD，计算草甘膦废水的降解率，确定最佳降解条件。 1.2.6 最佳条件菌株降解草甘膦废水降解曲线的测定 在菌株最佳降解条件下，以 10%的接种量接入无 机盐培液中，摇床中恒温振荡培养。每隔一定的时间 取培养液，测定培养液中残留的 COD，计算其降解 率，得到草甘膦废水的降解曲线。
K2HPO4，1.0；KH2PO4，1.0；NaCl，2.5g；pH7.0~7.2。 无机盐培养基（g/L）[17]：KH2PO4，0.5；K2HPO4，0.5；
MgSO4·7H2O，0.2；CaCl2，0.1；NaCl，0.2；MnSO4·H2O痕 量；质量分数 10%的 FeSO4 溶液 1 滴；NH4NO3，1.0g； 用质量分数为 10%的 NaOH 溶液调节 pH 为 7.0；固体 培养基加质量分数为 1.5%~2.0%的琼脂。
第 33 卷 第 8 期 2010 年 8 月
Environmental Science & Technology
VoAl.u3g3第. 32N30o1卷.08
草甘膦废水有机污染物的微生物降解
王晓星， 黄应平 *， 邹雪， 熊俊， 刘国勇， 张丽萍
（三峡大学生态环境研究中心，湖北 宜昌 443002）
本文拟定以处理湖北宜昌某化工集团草甘膦废 水达到环境排放为目的，从自然界的活性污泥中筛选 到一株能高效降解草甘膦废水的好氧微生物，经过选 择性富集、驯化培养、筛选和纯化[1]，最终分离筛选出 能降解废水中高浓度有毒有机物的菌株，并研究该菌 株降解草甘膦废水的最佳降解条件。
1 实验材料与方法
1.1 实验材料 富集培养基 （g/L）[16]：蛋白胨，1.0；葡萄糖，5.0；
用或物态的转化；并且处理过程中需要调节 pH 值，在 最适 pH 下才能达到最佳处理效果，操作过程复杂。 （2）化学处理技术[4-5]，如 Fenton 氧化-镁盐沉淀法、次 氯酸钠氧化、铁炭微电解法等。虽然目前以 TiO2 及 Fenton 为代表热点研究的高级氧化技术具有条件宽 松，水污染处理相对简单等优势[6-7]，但 Fenton 及 TiO2 氧化方法及技术对有机物矿化不完全、技术还处于研 究阶段，需要进一步开发[8-9]。（3）生物处理技术[10-11]，是 从自然界中选育菌株来处理废水的原始形式，即利用 废水中的有毒污染物作为唯一碳源或者主要碳源，从
up to 84.18% ，with the highest mineralization degree，to provide the best treatment program for glyphosate biological
wastewater treatment technologies. Key words：glyphosate wastewater；biodegradation；activated sludge
查氏培养基（g/L）[18]：NaNO3，2；KH2PO4，1；KCl，0.5； MnSO4，0.5；FeSO4，0.01；蔗糖，30；质量分数为 1.5%~ 2.0%的琼脂；pH 为 7.0。
降解底物：宜昌某化工集团草甘膦废水。采样时 间：2008-07-21。草甘膦废水主要理化性质为：砖红色、 略带刺味、偏酸性、BOD 47.8mg/L、COD 1898.39mg/L。
草甘膦的化学名称为 N-膦羧甲基甘氨酸[1]，国内 也曾称之为镇草宁、磷甘酸，属于氨基甲撑膦类含有 羧酸基的化合物。草甘膦废水具有浓度高、污染严重 的特点，废水所含的污染物主要有甲醇、甲醛、草甘膦 以及盐类等[2]。根据国内外废水处理现已采用的工艺 及运行情况，当前的环境处理技术主要分为：（1）物理 处理技术[3]，包括活性炭处理、活性氧化铝吸附、加入 CaCl2 溶液使草甘膦以钙盐的形式沉淀等，该处理技 术主要用于去除水中难溶解的大颗粒污染物。在处理 过程中没有真正降解废水，只是进行了简单的吸附作
At three acclimation training，degradation rate of glyhphosate wastewater reached up to 95.52%. It was preliminary identified
as Penicillium sp through straining and cultural characteristics. Effects of temperature，pH，and concentration of wastewater on biodegradation were discussed. Under the optimum conditions of strain XF150 degradation 30℃ ，pH 7.0，wastewater concentration 600mL/L by the single factor experiment，it was found that degradation rate of glyphosate wastewater reached
第8期
王晓星，等 草甘膦废水有机污染物的微生物降解
Leabharlann Baidu
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而对废水进行降解。生物处理技术优势体现在处理废 水量大，转化率高；操作管理简单、处理设备成本及运 行费用低；无二次污染，对环境友好；该方法尤其对小 分子有机物有良好的降解效果。
生物降解是有毒和难降解有机污染物的转化、降 解、净化的重要方法之一；同时生物降解对于估算有 机化合物在环境中的转化、归宿和风险评价起着重要 的作用[12]。国内外已培养出一系列能高效降解草甘膦 废水的菌株，如黑曲霉[13]、盐单胞菌属 V ariabil[14]、共 生根瘤菌[15]等。但上述菌株不能以草甘膦废水作为唯 一碳源同时生长条件极端，添加其它碳源的同时，易 产生二次污染，应用效果不佳。
关键词：草甘膦废水； 生物降解； 活性污泥 中图分类号：X172 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-6504.2010.08.007 文章编号：1003-6504(2010)08-0028-05
Biodegradation of Organic Pollutants in Glyphosate Wastewater